当植物遭受昆虫取食、极端天气及人为因素等导致的机械性损伤胁迫后,会迅速在转录及代谢水平上启动一系列的应答机制,引起植物内源激素及次生代谢物含量的变化.该研究以药用模式植物丹参为例,评估机械损伤对药用植物代谢的作用.运用qRT-PCR 及 LC-MS检测叶片损伤刺激下,胁迫响应的茉莉酸类物质(jasmonates,JAs)和丹参酮类成分生物合成基因以及含量的变化情况,得出处理后不同时序叶片与根部在转录和代谢水平上的相关规律,从而探讨丹参对机械损伤胁迫的响应机制.结果显示,机械损伤诱导能够瞬时提高JAs生物合成基因的表达,其中AOC与JAR在诱导后开始上升,在2 h达到最高,AOS与OPR3则在4 h达到最高,与之相应的OPDA、JA及JA-Ile的含量均在2 h达到最高.丹参酮生物合成中二萜合酶基因CPS1与KSL1均在2 h上升至最高,而后修饰CYP450s基因则均在4 h上升至最高,4种丹参酮的含量则均在8 h内呈现持续上升的趋势.该研究为揭示机械损伤对次生代谢积累的研究提供参考,为进一步了解机械损伤胁迫下JAs在增强植物抗性、促进活性成分积累和提高药材品质方面的作用奠定基础.

目的:观察并比较脐带间充质干细胞（MSC）及其条件培养基（MSC-CM）对脓毒症小鼠肠道菌群的调节作用。方法:将28只6~8周龄雌性C57BL/6J小鼠随机分为假手术组（Sham组）、脓毒症模型组（CLP组）、脓毒症+MSC干预组（CLP+MSC组）、脓毒症+MSC-CM干预组（CLP+MSC-CM组），每组7只。通过盲肠结扎穿孔术（CLP）构建脓毒症小鼠模型；Sham组不进行盲肠结扎和穿孔，余操作同CLP组。CLP+MSC组和CLP+MSC-CM组术后6 h分别经腹腔注射0.2 mL 1×10 6 MSC和0.2 mL浓缩MSC-CM；Sham组和CLP组腹腔注射0.2 mL无菌磷酸盐缓冲液（PBS）。通过组织苏木素-伊红（HE）染色及结肠长度评估组织病理学改变，通过酶联免疫吸附试验（ELISA）检测血清炎症因子水平，通过流式细胞术检测腹腔巨噬细胞极化表型，通过16S rRNA测序分析肠道菌群。 结果:与Sham组比较，CLP组小鼠肺组织出现显著炎症病变，结肠长度明显缩短（cm：6.00±0.26比7.11±0.09），血清促炎因子白细胞介素-1β（IL-1β）水平显著升高（ng/L：432.70±17.68比353.70±17.01），腹腔巨噬细胞F4/80 +比例显著升高〔（68.25±3.41）%比（50.84±4.98）%〕，抗炎型巨噬细胞F4/80 +CD206 +比例显著降低〔（45.25±6.75）%比（66.66±3.36）%〕，肠道菌群α多样性sobs指数显著降低（118.50±23.25比255.70±6.87），物种组成结构改变，与转录、次生代谢物生物合成及运输与代谢、糖类运输与代谢、信号转导功能相关的菌群的相对丰度显著降低（均 P<0.05）。与CLP组比较，MSC和MSC-CM干预可不同程度地减轻小鼠肺组织和结肠组织病理损伤，延长结肠长度（cm：6.53±0.27、6.87±0.18比6.00±0.26），降低血清IL-1β的水平（ng/L：382.10±16.93、343.20±23.61比432.70±17.68），降低腹腔巨噬细胞F4/80 +比例〔（47.65±3.93）%、（48.68±2.51）%比（68.25±3.41）%〕，增加腹腔抗炎型巨噬细胞F4/80 +CD206 +比例〔（52.73±5.02）%、（66.38±4.73）%比（45.25±6.75）%〕，上调肠道菌群α多样性sobs指数（182.50±16.35、214.00±31.18比118.50±23.25），且以MSC-CM组变化最显著（均 P<0.05）。同时，MSC和MSC-CM干预可重塑肠道菌群的物种组成，并表现出相关菌群相对丰度升高的趋势。 结论:MSC和MSC-CM均可改善脓毒症小鼠组织炎症损伤，调节肠道菌群，且MSC-CM的干预效果优于MSC。

水芹[Oenanthe javanica(Bl.)DC.]是伞形科水芹属多年生水生蔬菜植物,其营养成分丰富、富含多种功能性生物活性成分,也是一种具有保健功能的药食同源蔬菜.我国水芹种质资源丰富,其利用涉及食用、药用、污水净化、提取加工等方面,但育种及其分子机理方面的研究较少.本文综述了近20年来水芹种质资源、营养品质、生理生化、育种、基因及组学研究的进展,具体内容包括:(1)伞形科植物及水芹种质资源研究;(2)水芹营养品质及生长调控研究;(3)水芹生理生化及次生代谢物质研究;(4)水芹功能基因及组学(包括基因组学、转录组学、代谢组学及蛋白质组学)研究,旨在为我国水芹资源创新和保护、遗传育种、基因挖掘、加工、栽培及环境治理等方面的进一步研究利用提供理论依据.

本研究利用代谢组学筛选抗性水稻中有活性的代谢物质,为开发控制褐飞虱Nilaparvata lugens的绿色植物源农药开拓思路.基于水稻品种对褐飞虱有抗性的差异,采用生长发育和存活率比较方法,验证了水稻品种Mudgo和TN1对褐飞虱的抗性差异;通过代谢组学分析抗褐飞虱水稻Mudgo和感褐飞虱水稻TN1代谢物的不同,筛选了品种间有显著差异的物质β-谷甾醇和无显著差异的物质豆甾醇作为褐飞虱生测物质,进行存活率和适合度功能验证,明确其对褐飞虱的功能效应.褐飞虱在Mugdo和TN1两种水稻品种上的生命参数间存在显著差异,在Mudgo水稻上发育历期延长,体重、体长和存活率降低.代谢组学分析共检测到69种差异代谢物,主要为脂质(36％)、碳水化合物(23％)、氨基酸(19％)、次生代谢物质(14％)、核酸(6％)及其他物质(1％)等6大类物质.褐飞虱人工饲料添加剂生测数据显示,褐飞虱取食20.0 μg/mL和500.0 μg/mL浓度β-谷甾醇,雌虫体重显著降低;取食500.0 μg/mL浓度β-谷甾醇,雄虫体重显著降低.此外,取食不同浓度豆甾醇对褐飞虱体重均无显著性影响.β-谷甾醇对褐飞虱的存活率有显著降低作用,而豆甾醇只有在4.0 μg/mL、100.0 μg/mL和500.0 μg/mL浓度下有降低作用.确认了水稻品种Mudgo对褐飞虱有显著的抗性,可显著降低存活率,抑制生长.代谢组学筛选到的69种差异代谢物可作为抗褐飞虱绿色植物源农药的备选库;其中,差异显著的代谢物质β-谷甾醇对褐飞虱体重和存活率有显著降低作用,可作为防治褐飞虱的植物源农药.

为了解不同生长时期灰树花(Grifola frondosa)菌丝体的代谢产物差异及其通路,该研究采用HPLC-MS/MS分析方法对培养 10、20、30 d的灰树花菌丝体进行分析.结果表明:(1)共 42 类 584 种代谢物被鉴定出,其中 159 种、47 种和 165 种代谢物在对照组(10 d vs 20 d、20 d vs 30 d、10 d vs 30 d)中表现出不同的积累模式,不同培养时间的代谢物成分差异显著.(2)培养 10d产生较多与促进菌丝体生长和氧化供能有关的物质,培养 20d 产生或积累了多种对人体有益的次生代谢物,如橄榄苦甙、甘胆酸、N-甲基酪胺、Alprazolam,培养 30d菌丝体中含有多种与产生香气有关的物质.(3)KEGG代谢通路富集分析,10 d vs 20 d比较组、20 dvs30d比较组和 10 dvs30 d比较组分别富集到 163 条、81 条、137 条代谢通路,氨基酸代谢在菌丝体不同培养时间中的影响最大.该研究初步探索了灰树花菌丝体的差异代谢物及代谢通路,并发现不同培养时间灰树花菌丝体代谢产物具有明显的差异,以及菌丝体中部分成分含量与培养时间有关,对灰树花菌丝体的质量控制和机理研究具有一定的参考价值.

目的 通过分析南阳艾不同部位内生菌菌群结构多样性及其与关键次生代谢产物含量之间的关系,探究南阳艾内生菌对其药材品质的影响.方法 本研究采用高通量测序技术分析南阳艾不同组织内生菌群落的多样性和组成;利用高效液相色谱技术检测南阳艾不同组织中关键代谢产物的含量;进而通过皮尔逊相关性分析,筛选与南阳艾关键次生代谢产物显著相关的内生菌群落.结果 南阳艾内生细菌和真菌多样性和组成具有显著组织差异,根中细菌和真菌多样性指数(Chao和Ace)均显著高于茎和叶.通过LEfSe分析,确定根瘤菌属、链霉菌属、黄单胞菌科、子囊菌纲等为南阳艾生物标记物.相关性分析的结果表明,根瘤菌属、假单胞菌属、黄杆菌属、链霉菌属、曲霉属、油壶菌属等属的丰度与部分苯丙素类和黄酮类代谢物的含量呈现显著正相关(P<0.05).结论 本研究筛选了一些南阳艾次生代谢物显著相关的内生菌群落,为进一步分离南阳艾关键次生代谢产物相关的内生菌株,提升南阳艾的品质提供了科学依据.

[目的]从黄栌枝干内部分离到的细菌CCBC3-3-1 菌株对黄栌枯萎病菌(Verticillium dahliae)表现出较强的拮抗作用,从基因组层面深入研究其拮抗机理,为进一步研发生防菌剂提供理论依据.[方法]利用PacBio RS测序平台完成CCBC3-3-1 的全基因组测序,根据 16S rDNA序列信息构建系统发育树,并与同属近缘种菌株进行比较基因组学分析;对其发酵液进行LC-MS非靶标代谢组检测.[结果]CCBC3-3-1 基因组总长度为 5.16 Mb,由 1 条环状双链染色体和 3 个环状质粒组成,GC含量 48.08%,含有 5 013 个编码基因.经过antiSMASH预测,CCBC3-3-1 基因组中有 8 个抗生素及次生代谢物合成相关的基因簇,其中 2 个与已知基因簇相似度较低,5 个基因簇功能未知,其发酵液中检测出 6 种已知抗生素类物质.比较基因组学分析结果表明CCBC3-3-1 基因组与泛菌属内 4 个近缘种均有显著差异,而且CCBC3-3-1 在 16S rDNA系统发育树上形成一个相对独立的分支.[结论]CCBC3-3-1 是泛菌属的一个新变异种Pantoea sp.,能够产生多种抗生素类物质,在黄栌枯萎病生物防治方面具有重要应用潜力.

目的 研究不同生长年限巴戟天Morinda officinalis根部蒽醌类化合物的含量差异及生物合成相关基因.方法 采用HPLC测定1年生和6年生巴戟天根中蒽醌类化合物成分,并进行比较转录组分析,采用qRT-PCR验证基因表达结果.结果 HPLC检测结果显示在6年生根中蒽醌类物质显著增加,通过比较转录组分析,从1年生和6年生巴戟天的根中筛选到8619条差异表达基因,KEGG分析表明差异基因主要富集在各种次生代谢物的生物合成、苯丙素生物合成、泛醌和其他萜类醌生物合成等通路中.此外,共鉴定到13条蒽醌生物合成途径相关的差异表达Unigenes,其中ICS、SK、CS、DHNA-CoA synthase均在6年生根中上调表达,而 DXS、DXR、DAHPS、IDH均下调表达,DHQD/SDH既有上调表达的又有下调表达的Unigenes.进一步选择6个候选基因进行qRT-PCR验证,验证结果与转录组数据一致.结论 为鉴别参与巴戟天蒽醌生物合成的相关基因提供参考,为后期进一步深入研究蒽醌类生物合成的累积规律分子机制提供基础数据.

目的 鉴定远志Polygala tenuifolia bZIP基因,为远志抗逆性改良及次生代谢调控研究提供参考.方法 基于远志三代全长转录组数据库,采用生物信息学方法对远志bZIP基因家族成员进行鉴定和分析,并利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析其在不同组织及处理中的表达特性.结果 共鉴定得到27个含有特征性保守结构域的PtbZIP基因,编码蛋白质的氨基酸数量为143 aa(PtbZIP24)～846aa(PtbZIP9),相对分子质量范围为16201.52～92 932.30,等电点(pI)介于4.59～9.69,其中25个家族成员为不稳定蛋白,所有家族成员均为亲水性蛋白.蛋白二级结构主要由a螺旋和无规卷曲构成,均无信号肽,存在多种互作现象.进化树分析将27个PtbZIP蛋白分为A、B、C、D、F、G、I、S8个亚组,其中G亚组含有PtbZIP家族成员数量最多(共有8个),占总数的29.63％,没有PtbZIP基因被归类到E和K组.PtbZIP家族基因的密码子偏好性较弱,适应性较弱.表达模式分析显示,PtbZIP4/15在叶中的表达量最高,茎和根次之;PtbZIP8/24在茎中的表达量最高,叶和根次之;PtbZIP1/17的表达量为根＞叶＞茎;其余21个的表达模式均为根＞茎＞叶.qPCR结果表明,PtbZIP26基因受脱落酸、壳聚糖的诱导,且能显著应答干旱和盐胁迫.结论 鉴定了远志bZIP家族基因及其分子特征,为进一步研究PtbZIP基因在调控远志发育及次生代谢物合成方面的生物学功能奠定基础.

目的 探索草珊瑚 Sarcandra glabra 叶片活性成分生物合成分子基础,合理的开发利用草珊瑚资源.方法 采用BGISEQ-500 测序平台测定草珊瑚叶片的转录组,对经过滤和Trinity组装得到的unigene进行生物信息学分析.结果 共获得了75 862个unigenes,平均长度980 bp,其中42 369个unigenes在7大公共数据库中得到成功注释,占总基因数的55.85%.21 801个unigenes被注释于细胞组分、分子功能和生物学过程3大类共55个GO条目京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)富集到2条可能与药效物质形成密切相关的通路,分别是萜类和聚酮化合物的代谢和其他次生代谢物生物合成.通过进一步挖掘发现,其中47 个unigenes可能参与萜类化合物骨架生物合成,14个unigenes可能参与倍半萜类化合物生物合成,62个unigenes可能参与黄酮类化合物生物合成.另外,转录组序列中共检测到19 690个SSR位点,其中二核苷酸重复类型所占比例最高,达到了46.63%;针对所有的SSR位点,共设计出11 209对引物.结论 很好地扩展了草珊瑚的转录组信息,为进一步解析草珊瑚活性成分生物合成途径提供了基因资源,促进草珊瑚分子育种的研究.